Question

有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如图所示(电极未标出)：

回答下列有关问题：
（1）通入空气的电极为                  (写电极名称)。燃料电池中阳离子的移动方向                     (“从左向右”或“从右向左”)。
（2）电解池中产生20 mol Cl₂，理论上燃料电池中消耗                     mol O₂。
（3）a、b、c的大小关系为：                    。
（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，该电池放电时正极反应式是                                         。

Answer 1

（1）正极    从左向右    （2）10   （3）c＞a＞b   
（4） NiO(OH)+H₂O+ e^－= Ni(OH)₂+ OH^－

试题分析：分析题给装置图知，该装置是以碱性氢氧燃料电池电解饱和食盐水的装置；（1）根据燃料电池的工作原理：负极是燃料氢气发生失电子的氧化反应，正极是氧气发生得电子得还原反应，则通空气的电极为正极；原电池中，阳离子交换膜使阳离子通过，阳离子移向正极，从左向右；（2）电解池中产生20mol Cl₂，依据电子守恒，结合电极反应式O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，4Cl^--4e^-=2Cl₂↑，计算得到生成氧气10mol；（3）燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH^-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于c%，负极氢气失电子生成氢离子消耗氢氧根离子，所以b%＜a%，得到b%＜a%＜c%，即c＞a＞b；（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，镍元素的化合价由+3价降为+2价，发生还原反应，作正极，电极反应式为NiO(OH)+H₂O+ e^－= Ni(OH)₂+ OH^－。